Войти

Перекрестное напыление: электроникой смогут оснастить все пластиковые поверхности

1237
2
+4
Источник изображения: Фото: mipt.ru

Новый российский принтер поможет уменьшить габариты смартфонов и сделать гибкие экраны более экономичными

Российский аэрозольный 3D-принтер позволит создавать электронные платы на пластиковых поверхностях любой формы с помощью направленного потока наночастиц. В результате солнечные батареи можно будет печатать прямо на крышах автомобилей, а такие элементы мобильных телефонов, как принимающие и передающие антенны, начнут встраивать в их корпуса, уменьшив габариты устройств. Новую технологию можно будет использовать и для создания токопроводящей основы гибких экранов, что сделает их более экономичными. Уже создан экспериментальный прототип принтера, а его промышленная версия может появиться в ближайшие годы.

Напрыскать микросхемами

Создание микросхем на поверхности недорогих полимерных пластин — одна из приоритетных задач ученых, решение которой должно приблизить широкое внедрение гибкой электроники. Однако стандартный промышленный метод фотолитографии не подходит для этой цели из-за использования высоких температур, при воздействии которых пластик расплавляется. Поэтому сейчас элементы микросхем наносят на него более щадящим способом — с помощью особых чернил, которые обладают повышенным электрическим сопротивлением и в конечном счете снижают экономичность новых устройств. Выход из этого положения предложили российские ученые, разработавшие альтернативную технологию производства.

— Для создания электроники мы используем особый аэрозольный принтер, который формирует ее элементы (резисторы, транзисторы, диоды и т.д.) с помощью осаждения наночастиц металлов на поверхности полимерного материала, — отметил в разговоре с «Известиями» научный сотрудник лаборатории технологий 3D-печати функциональных микроструктур Московского физико-технического института Алексей Ефимов. — После этого частицы спекаются с помощью лазерного воздействия, которое позволяет создать между ними прочные механические связи с хорошей проводимостью.

Сотрудники лаборатории технологий 3D-печати функциональных микроструктур Павел Арсенов, Булат Маснавиев, Алексей Ефимов и Денис Корнюшин около экспериментального образца аэрозольного 3D-принтера с лазерным ассистированием

Источник изображения: Фото: mipt.ru

По словам эксперта, малый размер используемых частиц позволил минимизировать температуру их плавления до 400 °C (в начале полета частицы) и ниже (в зависимости от применяемого металла). В результате пластиковая подложка из используемого учеными полиимида (класс полимеров. — «Известия») не повреждается от нагрева и остается целой.

При этом сами частицы принтер получает с помощью эрозии (испарения) металлов из-за воздействия электрического тока. После этого их направленный поток проходит через узкую (диаметром в 100 микрон) неподвижную печатающую головку и попадает на заготовку, которая движется вместе с координатным столом. В этот же момент частицы оказываются под воздействием лазерного излучения, которое окончательно формирует из них электронные элементы.

Волшебный аэрозоль

В отличие от стандартной кремниевой электроники ее пластичный полимерный вариант ученые планируют использовать для создания токопроводящей основы гибких экранов для мобильных телефонов и планшетов, которая будет обладать минимальным электрическим сопротивлением. В результате это должно повысить их экономичность, поскольку именно на питание экрана обычно уходит значительная доля заряда батарей современных гаджетов.

Также благодаря использованию новой технологии станет возможным снижение габаритных размеров смартфонов.

— Этого можно будет достичь, печатая антенны телефонов не на отдельных платах, а прямо на поверхности корпусов (с внутренней стороны), благодаря чему удастся сэкономить внутреннее пространство и снизить толщину, — пояснил Алексей Ефимов.

Причем такое расположение антенн может быть востребовано также в авиации и в процессе создания космических аппаратов, при конструировании которых инженеры стараются экономить каждый миллиметр внутреннего пространства.

О перспективах нового принтера «Известиям» рассказали в российской компании «Микрон», которая специализируется на производстве интегральных микросхем.

Блок газоразрядной генерации аэрозольных наночастиц

Источник изображения: Фото: mipt.ru

— Эту разработку я воспринимаю как интересное нишевое решение — технология действительно хорошо подходит для печати относительно габаритных проводящих элементов электроники, к которым относятся антенны, — отметила в беседе с «Известиями» директор по стратегическому развитию ПАО «Микрон» Карина Абагян. — Следующим шагом развития разработки может стать ее задействование в процессе формирования микроэлектронных элементов безмасочным методом, что актуально для рынка мелкосерийных чипов.

Однако некоторые эксперты обратили внимание и на возможные препятствия для внедрения новой техники.

— Такой способ нанесения элементов электроники требует использования достаточно дорогого оборудования, и его применение на первых порах может будет оправданно, скорее всего, только в космической сфере, — отметил представитель Сколковского института науки и технологий. — При этом проводимое исследование можно считать значимой научной работой, поскольку в современной России до последнего времени практически не развивались аэрозольные технологии.

Уже создан опытный образец аэрозольного принтера, и ученые приступили к подготовке его серийного производства при участии промышленного партнера, в качестве которого выступает НИИ электронного специального технологического оборудования. Ожидается, что запуск производства произойдет через несколько лет.


Александр Буланов

Права на данный материал принадлежат
Материал размещён правообладателем в открытом доступе
  • В новости упоминаются
Страны
2 комментария
№1
23.03.2020 09:26
Цитата, q
только в космической сфере, — отметил представитель Сколковского института
Понятно дело: всё, что создано не в Сколково - недостаточно хорошо... Ага...
0
Сообщить
№2
23.03.2020 09:45
Цитата, q
— Для создания электроники мы используем особый аэрозольный принтер, который формирует ее элементы (резисторы, транзисторы, диоды и т.д.) с помощью осаждения наночастиц металлов на поверхности полимерного материала,
-1
Сообщить
Хотите оставить комментарий? Зарегистрируйтесь и/или Войдите и общайтесь!
ПОДПИСКА НА НОВОСТИ
Ежедневная рассылка новостей ВПК на электронный почтовый ящик
  • Разделы новостей
  • Обсуждаемое
    Обновить
  • 21.11 20:03
  • 1
Аналитик Коротченко считает, что предупреждения об ответном ударе РФ не будет
  • 21.11 19:55
  • 5809
Без кнута и пряника. Россия лишила Америку привычных рычагов влияния
  • 21.11 16:16
  • 136
В России запустили производство 20 самолетов Ту-214
  • 21.11 13:19
  • 16
МС-21 готовится к первому полету
  • 21.11 13:14
  • 39
Какое оружие может оказаться эффективным против боевых беспилотников
  • 21.11 12:38
  • 1
ВСУ получили от США усовершенствованные противорадиолокационные ракеты AGM-88E (AARGM) для ударов по российским средствам ПВО
  • 21.11 12:14
  • 0
Один – за всех и все – за одного!
  • 21.11 12:12
  • 0
Моделирование боевых действий – основа системы поддержки принятия решений
  • 21.11 11:52
  • 11
Почему переданные Украине ЗРС Patriot отнюдь не легкая мишень для ВКС России
  • 21.11 04:31
  • 0
О "мощнейшем корабле" ВМФ РФ - "Адмирале Нахимове"
  • 21.11 02:41
  • 1
Стало известно о выгоде США от модернизации мощнейшего корабля ВМФ России
  • 21.11 01:54
  • 1
Проблемы генеративного ИИ – версия IDC
  • 21.11 01:45
  • 1
«Тегеран считает Россию хрупкой и слабой»: иранский эксперт «объяснил» суть якобы возникших разногласий между РФ и Исламской Республикой
  • 21.11 01:26
  • 1
Пентагон не подтвердил сообщения о разрешении Украине наносить удары вглубь РФ американским оружием
  • 20.11 20:38
  • 0
Ответ на ""Сбивать российские ракеты": в 165 км от границы РФ открылась база ПРО США"